ELT384SUB - Bashorn till rörförstärkare

[ELTompa]

ELT384SUB - Bashorn till rörförstärkare
Att bygga högtalare kanske inte är så mycket av elektronikprojekt men detta projekt är hårt knutet till min Rörförstärkare EL384SEUL och ska fungera som bashögtalare så jag lägger ut det här på forumet.
Redan när vardagsrummet fick sig en uppfräschning för sådär 2år sedan så planerade jag in hur jag ville ha det runt en tänkt musikanläggning. Jag hade länge använt mig av olika mediacenter för film och TV men med medioker ljudupplevelse så dessa mediacenters ersattes av en smartTV och fick lämna plats för en musikanläggning istället.
I ett vägghängt skåp har jag vinylspelare som lyfts fram när det skall spelas. En hylla är förbered där förstärkaren skall stå. Under hylla är en volym vikt för det tänkta bashornet som jag nu har börjat rita på.



Det var många år sedan jag byggde högtalare och dom jag byggde förr var inga höjdare så det här projektet har alla chanser att misslyckas

Tapped Horn Design - modell mini (B480xD372xH254)
Jag har tittat på många hornvarianter och var på väg att bygga front eller bakmatat horn när jag upptäckte "Tapped" designen, alltså att högtalarelementet som driver hornet också sitter i hornets "utblås". Jag sökte nämligen ett sätt att skydda/bygga in högtalarelementet för att bättre skydda det mot besökande djur och människor. Så jag fick syn på "tapped" designen inte så mycket för ljudegenskaperna utan mer av den mekaniska egenskyddegenskaperna. Men efter att ha läst en hel del om olika resultat från byggen så tänker jag att det är värt att prova.

Utrymmet under hyllan bestämmer volymen. Det är tänkt att högtalaren skall stå på hjul eller ben för städning ska vara så enkel som möjligt.



Lådan rymmer en 8" bas. Jag har inte skaffat någon ännu men hittar en på Hifi-kit som kanske kan funka





Jaha, hur vet jag om det här ens är vettigt att bygga ??? Hmmm det verkar som hornkonstruktörer tar hjälp av ett program som heter Hornresp. Kan laddas ner här http://www.hornresp.net/.
Med programmet kan man simulera olika horndesigns. För att uttrycka sig milt så är programmet extremt ointuitivt och man måste leta reda på olika tips och trix på nätet för att begripa hur man kan använda programmet. Jag kan mycket väl ha gjort en massa fel men jag får rimliga resultat. Att jag tycker dom är rimliga är för att andra med liknade design men större horn får fram liknade kurvor. Tex har jag i Hornresp bakåtingenjörat Martinssons THAM10 design.





Kan detta vara nått?
Jag hade hoppats på en frekvensgång mellan 60Hz - 200/230Hz.
Simuleringen säger 80Hz-400Hz så det är nog värt att bygga och lyssna helt enkelt
Det blir tydligt att lågpassfiltret i förstärkaren måste trimmas mot hornets frekvensgång.

[HUGGBÄVERN]

Ännu ett kul projekt. Dock måste språkpolis af Kesselmark-Knefvelborre få ha den vanliga synpunkten. Det är en PIPA du vill bygga och den är väl TAPERED. Är det tappad kan den gå sönder ... .

[xxargs]

Förmodligen är hornet rätt hårt kortat av kurvan att döma och har lite för liten utloppsdiameter för att nå de djupare tonerna...

jag har ju ett par schmackhorn, med designfrekvens 35 Hz, dessvärre nu med trasiga polyuretanupphängning på lowtherelemten och hornet har rätt lång gångväg och mindes jag rätt så stämde impedanskurvorna väldigt bra mellan simuleringen med hornresp och verklig uppmätning. Lägsta och mest dominerande mekaniska självresonansen i kabinettet låg då på ca 18 Hz (inget man hörde) medans elementet löst i handen låg närmare 60 Hz, så där var kabinettet verkligen tongivande.

hornkonstruktioner ger automatisk känsligare högtalare - och för min del var det över 10 dB känsligare än någon annan högtalare jag har vilket ställde prov på förstärkare och slutsteg - då i avseende att de inte brusar för mycket och det var faktiskt ett problem då det väste i hela rummet med 'konsument'-förstärkare...

med den typen av hornhögtalare så är 20 Watt mer än väldigt mycket tillräckligt - runt 0.25 Watt peak var ungefär gränsen grannarna tålde innan de började banka...

[HUGGBÄVERN]

Jag ber om ursäkt; det är ju ett horn.

[ELTompa]

Tack xxargs för flera bra synpunkter

Förmodligen är hornet rätt hårt kortat av kurvan att döma och har lite för liten utloppsdiameter för att nå de djupare tonerna..

Ja så är det ju.

jag har ju ett par schmackhorn, med designfrekvens 35 Hz ... och mindes jag rätt så stämde impedanskurvorna väldigt bra mellan simuleringen med hornresp och verklig uppmätning.

Tack för denna datapunkt. Man vill ju att simuleringen skall vara hyffsat nära verkligheten.

Lägsta och mest dominerande mekaniska självresonansen i kabinettet låg då på ca 18 Hz (inget man hörde) medans elementet löst i handen låg närmare 60 Hz, så där var kabinettet verkligen tongivande.

Det här ska jag titta mer på.

...hornkonstruktioner ger automatisk känsligare högtalare - och för min del var det över 10 dB känsligare än någon annan högtalare jag har vilket ställde prov på förstärkare och slutsteg - då i avseende att de inte brusar för mycket och det var faktiskt ett problem då det väste i hela rummet med 'konsument'-förstärkare...

Ahh, det här var en spännade bieffekt och bra synpunkt. Jag ska alltså vara beredd på att flytta volymkontrollen till före sista röret i förstärkaren om förstegen brusar förmycket.

...med den typen av hornhögtalare så är 20 Watt mer än väldigt mycket tillräckligt - runt 0.25 Watt peak var ungefär gränsen grannarna tålde innan de började banka...

Ja det behövs mindre effekt än man tror. Jag spelar bra med mina 2x800mW i miniförstärkaren

[xxargs]

man får tänka på att jag använde schmackhornen som singel-element-högtalare - Lowtherlementem med BL-värde runt 10 och 8 gram konvikt (aluminiumspole) gav en grundkänslighet runt 99 dB SPL/1W och redan där känsligare bättre än det mesta man kan köpa i färdig högtalarväg på gubbdagisar, dock hornkabinettet påverkar inte så mycket från 300 Hz och uppåt, men man märker med den här typen av högtalare hur otroligt lågmellanregistret (mansbrösttoner) blir misshandlade i vanliga högtalare med 2 och 3-vägs-element och området 50 - 250 Hz är bärare av 'kroppskänsla' av slagverk. Horn har också lägre Q-värde än tryckkammar-högtalare och basreflex skall vi inte prata om... det gör att horn ofta har väldigt bra transientsvar - men också kan upplevas lite tunn - tills pukslaget slås... om man säger så här - får man bara välja mellan brottarlågbas (dvs 20 Hz) men kanske lite trött i respons (läs typisk subwoofer-karaktär) eller bra transientsvar men inte går mycket under 35 Hz så väljer jag lätt det senare!!

Har man någon gång hört en bättre trattgrammofon spela så blir man imponerad över hur högt en sådan spelar - dvs. nivån att man i stort sett får skrika till varandra för att göra sig förstådda i närheten av denna och det bara på de mekaniska vibrationerna av nålen som läser av skivan...


När det gäller förstärkare till hornen för min del så blev det en löjligt stor förstärkare för behovet (en PROTON AA-1150 - och jag gillar verkligen dess analoga visar-VU-mätare - stora sådana!! och logaritmiskt skalade vilket gör att de visar meningsfulla rörelse både vid låg och hög nivå, också anledningen till att jag vet vilka effekter jag spelar på) av just anledningen att den hade en låg utgångsgrundbrus i sin final och en stor total dynamik, det är säkert snart 20 år sedan jag provat med peak över 10 Watt - inte för att jag inte vill utan för att det går bara inte att köra så i flerfamiljshus...

[HUGGBÄVERN]

Jag har ju mina små Sonido-horn och jag behöver inte 1W för att spela högt. Nackdelen ör dock att detman vinner på ljudtryck förlorar man i nedre gränsfrekvens. Hur lågt man kan spela beror på hornets slutarea.
Å andra sidan kan ju en liten förstärkare och mer traditionella högtalare inte producera alltför höga ljudtryck, så horn tillsammans med små enpetare blir en himla bra kompromiss.

[xxargs]

Hornhögtalare är inte så lätt att möblera, dels är de stora (om de skall gå låg ned i frekvens) och det finns bara fåtal ställen de kan placeras i en rumslayout för att inte rentav låta anskrämligt och tunt i basen - men får man till sweet-spot i placering för dessa så är det OMG och man vill inte ha något annat...

Skall man designa horn från början så skall man helst tänka topologiskt - dvs. att man använder golv, vägg, hörn som en naturlig fortsättning av hornets väggar utan att behöva bygga dem och därmed vidgar dess slutarea innan hornprofilens exponentiella expansionsprofil bryts hårt. Det är förvånansvärt få horndesigner traditionellt som tänker i dom banorna utan skall ha sina egna väggar fast det blir stort och otympligt. och en sak till - designa man horn så blir det många prototyper, och jag vill bestämt säga att också alltid bygger dem i par - aldrig som enkel horn ala subwofer-funktion

- med bredbandiga element där man bryter högt upp i frekvens, om man måste bryta alls, så kan dom så mycket mer.

[ELTompa]

Jag tackar för alla förklaringar. Jag suger i mig som en svamp Mycket intressant att höra!

... det gör att horn ofta har väldigt bra transientsvar - men också kan upplevas lite tunn - tills pukslaget slås..

Du förklarar så bra vad jag är ute efter att få uppleva. I början på 80-talet byggde jag lite olika högtalare och horn med varierande framgång och inte många jag blev nöjd med. ja, utom ett horn som fick överleva i min då rostiga Opel rekord caravan. Jag tog två motriktade 8" basar och byggde ett horn som slutade i att använda bakre delen av bilen som hornhalsslut och hornmun. Det här hornet lät inte som bilstero i allmänhet.



Ni som kommer ihåg när de moderna slutstegen kom som (tex Knutssonsteget 2x70W) minns nog hur alla bilhögtalare låt dovt och svampigt och det mesta ljudet gick ut i karossen. Det var något helt annat med mitt horn i skuffen. Basen var ren ock klar och med ett enormt tryck inne i kupén utan att låta allt för mycket på utsidan.

Timma Konstruktionen
Jag hade nog gjort en del fel i mina stapplande försök att använda programmet Hornresp men skam den som ger sig. Nu har jag labborerat med en massa olika parametrar på hornet och börjar få känsla för hur och vad som påverkar simuleringsresultaten. Tack xxargs för din kommentar att du upplever simuleringar och verklighet överenstämma. Det ger liksom lite självförtroende att bygga och prova det man simulerar fram.

Jag har nu hittat en design som ryms i min låda och som jag vill provbygga. Köpte hem högtalarelementet jag tittade på. Det var nog bra för där ser man att det kan inte monteras "upp-å-ned". Flänsen är inte plan.



Men jag kan inte se att det inte skulle gå bra att fälla in högtalarelementet åt andra hållet?



Efter labbande med olika parametrar märker jag att lägsta frekvensen sjunker om jag ökar startarean i hornet. Det kan man dock bara göra till en viss gräns för sedan ryms inte halsen i hornet. Men det finns en bra kompromiss. Större startarea sänker förvisso förstärkningen i hornet men jag har ju hyffsad effekt (ca 10W) att störa grannarna med så det är nog OK





Mitt designmål har varit 60-200Hz och även om jag inte kommer ned till 60Hz så får 80Hz duga. Jag blir nyfiken höra hur det här låter.
Pikarna vid 300Hz och 400Hz vill man ju inte ha men jag hoppas mitt LP-filter i förstärkaren ska kunna undantrycka stora delar av dessa. Det borde bli likt den röda kurvan på bilden nedan.



Det ser ut som att lådans resonans är vid 63Hz. Inte optimalt. Elementets resonans ligger på 34Hz enl databladet. Man får ju lust att fundera på dämpmaterial men jag kan för lite om dämpmaterial i horn så jag har ingen aning hur man kan göra.

[ELTompa]

Dags att bygga
Inget att vänta på. Jag har ju ritning med kapmått



och en del överblivet material som går att kapa till



Jag provlägger bitarna och det ser ut att stämma.



Har köpt en kex-maskin. Aldrig provat kexa förut men till detta bygge passar den utmärkt.



Baffeln får islagsmuttrar så man kan skruva fast högtalarelementet i efterhand.



Limmar ihop hela konstruktionen med trälim och tätar med akrylfog.



Locket (som är kexat och klart) skruvar jag på tills vidare så man kan labba och ändra om så behövs.



Med högtalarelementet på plats ställer jag in hornet där det är tänkt att stå och kopplar upp det mot min tung-gung-rörförstärkare på 2x800mW





Låter ena kanalen driva hornet och den andra en av mina små Audiopro högtalare.

Hur låter det då?
Där är det! Ljudet som jag längtat efter!
Förvisso så är nivån från hornet för hög i förhållande till de små Audiopro basreflexhögtalarna.
Frekvensen till hornet måste klippas vid 200Hz som sagts.
Men jag hör den tydligt snärtigare basen fri från svampig subwooferkänsla. Med filter och trimning blir det här bra.
Ok, inte så låg basfrekvens som man egentligen vill ha men det såg vi redan i simuleringskurvorna och för att vara ett så litet horn så kommer det vara till glädje.

Hur mäter det då?
Jag har sedan en tid övergett att mäta THD och Frekvensgångs med mitt oscilloskop till förmån för mjukvaran RightMark Audio Analyzer. Ni som läst min tråd om 6N6PXPP Hörlurrörförstärkare minns att jag nådde brusgolvet i oscilloskåpet men med Right Mark mjukvaran och mitt FocusRite ljudkort kan jag mäta med mer dynamik och mäta en massa annat spännande genom "Hardware in the loop".
Jag har en elektretmic sedan många år tillbaka men som jag inte vet karakteristiken på. Men varför inte prova och mät med den. Alltid ger det några insikter. Diagrammet nedan visar 3 kurvor
Vit = micken placerad direkt framför hornmunnen och hornet är placerat i tänkta normalplacering under hyllan.
Grön = micken placerad 40cm från hornmunnen och hornet är placerat i tänkta normalplacering under hyllan.
Blå = micken på 1m håll från hornmunnen och hornet står på golvet med så fritt runt som jag kan åstakomma (2-3 meter till omgivande väggar)



Om man bara tittar på kurvan för 40cm från hornmunnen och lägger in en tänkt LP-filterkurva så borde frekvensgången bli ungifärsåhär



Det här kan nog bli bra
Man ska ha i åtanke att mikrofonens karakteristik är en del av frekvenskurva.

[xxargs]

Kurvkaraktäristiken i den lägre och intressanta frekvensområdet stämmer löjligt bra med simuleringen i hornresp, så det bekräftar igen att dess modeller är väldigt bra och inte så långt ifrån verkligheten och avvikelserna beror mer på att man inte kan beskriva verkligheten tillräckligt bra i modellen.

Tänk att allt för skarp filter är heller inte bra och med standard-konstruktioner och högre ordning också är mycket fasvridande (och därmed variabelt med frekvensen tidsfördröjande verkan) - ger grupplöptidsdistorsion och grupplöptidsdistorsion tillsammans med högtalarsystem som behåller för mycket reaktiv energi sina mekaniska delar (läs hög mekanisk Q-värde som också medför smalbandighet i frekvens) ringer efter när den skall vara tyst, är det som förstör transient-känslan.

Allt om elektronik (elektor, före detta Radio och television) hade på slutet av 80-talet (edit: skall finnas i sidan 5, nummer 11, år 1987 - har dock inte exemplaret och kan kolla) om jag mins rätt design på elektroniska delningsfilter baserat på allpassfilter som subtrahera bort signalen man inte ville ha igenom med en bryggkoppling [det som ingen använder sig av och är krångligt, kräver hög precision på komponenter etc. enligt många grundläggande läroböcker i elektronik och basic-konstruktioner med OP-ampar etc. - jo pyttsan - inom RF är det bara sådant - överallt, och även inom telecom med gafflar etc. där man verkligen måste hålla sina bryggor i balans för att få isolation...] och den vägen fick nära helt faslinjära filter även inom övergångsbandet och därmed låg grupplöptidsdistorsion - och det är detta som verkligen är det viktiga när det gäller bashögtalare och kropps-känsla - att slagverkspulser inte smetas ut i tiden i frekvensområden som ger kropps-känsla, man kan ofta inte bli av med effekten helt - men kan flytta denna dit där det inte märks så mycket längre.

Man kan tex. kompensera en analog butterworthfilters fasdistorsion nära och i övergångsbandet med en analog allpassfilter före/efter - förstås på bekostnad att den totala delayen för signalen genom systemet ökar. Finns inget som heter fria luncher...

(en kommentar till nästa gång - du skall slösa med trälim i dina skarvar/fogar, bokstavligen så att det flyter och rinner ur springorna då det är limmet som håller ihop lådan när det sedan torkas - för är det något som hornkonstruktioner är känsliga för så är det när någon väggsegment inte sitter stenhårt förankrat och börja röra sig med, ljudet av det förstäks också väldigt väl vidare ut och bli mycket hörbart. Det är ganska stora krafter som sliter och drar i en hornhögtalargång och stora ytor som tar upp kraft. Läckor mellan segmenten och att bitar börja röra sig med på någon frekvens är det som snabbt får välljudande horn att snabbt låta riktigt dåligt. biografhorn som inte presterade längre och rentav börja låta illa berodde oftast på släppta fogar som börja rör med sig och att det läckte luft mellan delarna)

[ELTompa]

Ja Hornrespsimulering verkar ju funka och överenstämma riktigt bra med verkligheten. Det gör ju man blir sugen på att bygga mer med hjälp av Hornresp i framtiden

Kul med dina förslag xxargs. Jag anänvände allpassfilter på 80-talet i mina flerbandsljudkompressorer. Dock inte bryggkopplat vad jag minns. Kul att du påminde mig om allpassfiltren för de hade jag faktiskt helt glömt

Jo jag hade flödande trälim ur alla fogarna men om det skulle blivit utan lim på sina ställen tänkte jag akrylfogen skulle täta även dessa.

[HUGGBÄVERN]

PU-lim är ju också ett bra lim om man vill ha täta fogar.

Fråga: Kan Hornresp jobba med exponentialhorn också?

[xxargs]

Den är i grunden skapad för att räkna på just exponential-horn i olika former, men begränsars av hur man kan beskriva horn-expansionen i rätt begränsade steg och tar inte med saker som veckade/vikta horn där dess svängningar gör att de har en lågpass-effekt - dvs den övre gränsfrekvensen i hornet blir lägre med vikta horn än helt raka horn

[ELTompa]

Fräschat upp det yttre
Jag tänkte först använda hjul under hornet så jag kunde rulla ut det på golvet för att underlätta städning men hjulen jag köpt hade ju en egenskap som jag inte alls tänkt på, de skramlar tänkte inte på det förens jag provade så det fungerade ju inte alls
Då tog jag och 3Dprintade några ben istället



Spacklat och målat lådan så den ser lite skaplig ut där den skall stå.



Anslutningar på baksidan.
Locket är fortfarande bara skruva så jag kan labba och ändra saker om det skulle behövas



På plats under hyllan så att man kan provspela.